Ответ на вопрос, поставленный в заголовке, можно дать сразу: это был какой-то непонятный одноклеточный организм без ядра. Всё.
Но нет. Наша статья будет подлиннее. Хотя выше мы ответили всё верно с научной зрения, всё же хотелось бы раскрыть заявленную тему более подробно. Мы сегодня расскажем, пожалуй, о самом древнем существе, которому когда-либо была посвящена статья на нашем канале. Мы отправимся в невероятно далёкие времена, когда не было ни динозавров, ни трилобитов, ни вообще каких-то многоклеточных организмов. Да даже не просто многоклеточных - а организмов, имеющих клеточное ядро. Иначе говоря, эукариотических.
Мы сегодня затронем действительно важную тему. А именно - кто был тем самым общим предком всего живого, что у нас есть сейчас на Земле. Но для начала надо отметить вот что. Все живые организмы делятся на 3 основные группы: бактерии, археи и эукариоты. С бактериями всё понятно. Эукариоты - это существа, имеющие клеточное ядро. Это грибы, растения, животные, слизевики, амёбы и некоторые другие организмы. А археи - это отдельный домен. Они похожи на бактерий, но довольно сильно отличаются от них на молекулярном уровне, например, компонентах синтеза белка, структуре клеточной стенки, биохимии (только среди архей есть метаногены) и устойчивости к факторам внешней среды (большая часть — экстремофилы). Археи любят геотермальные источники, подводные вулканы и прочие не очень подходящие для жительства места обитания. Так вот.
Как мы можем заметить, у этого филогенетического древа есть один "корень". На нём и должен находится последний универсальный общий предок всего живого. По-английски это last universal common ancestor. Поэтому его и называют аббревиатурой LUCA. Вот он нас и интересует.
В 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал свою книгу «Происхождение видов», в которой дважды формулировал гипотезу, что все формы жизни на Земле имеют одного общего предка. Когда была высказана гипотеза LUCA, кладограммы, построенные на основе генетического расстояния между живущими видами, показали, что археи отделились очень рано от остальной жизни. Это утверждение было сформулировано на основе того, что археи, известные в то время, были очень устойчивы к экстремальным условиям внешней среды, таким как высокая солёность, температура и кислотность. Это натолкнуло некоторых учёных на мысль, что LUCA жил в местообитаниях, похожих на глубоководные гидротермальные источники. Однако в дальнейшем археи были обнаружены в менее враждебных средах, и сейчас считается, что они более родственны к эукариотам, чем бактерии, хотя многие детали неизвестны.
В 2010 году на основании последовательностей ДНК организмов различных доменов было установлено, что существовал единственный предок всего живого. Однако это не означает, что LUCA был единственным организмом тех древних времён: он был одним из нескольких ранних микробов. Однако из того, что наряду с используемыми всеми современными формами жизни несколькими нуклеотидами ДНК и РНК возможны и другие нуклеотиды, почти точно следует, что все организмы имеют одного общего предка. Невероятно, чтобы все организмы, произошедшие от разных предков, в которых органические молекулы объединились с образованием похожих на клетку структур, способных к горизонтальному переносу генов, не портили при этом гены друг друга, превращая их в некодирующие участки. Кроме того, химически возможно гораздо больше аминокислот, чем те, которые используются современными организмами для синтеза белка. Эти химические доказательства свидетельствуют, что от клеток LUCA произошли все остальные организмы, причём только потомки LUCA пережили палеоархейскую эру.
В 1998 году Карл Вёзе предположил, что LUCA не был одним-единственным организмом, и генетический материал всех ныне живущих организмов есть результат горизонтального переноса генов между сообществами древних микроорганизмов. На заре жизни родство было не таким линейным, как сейчас, потому что для появления современного генетического кода потребовалось время. Вот такие вот дела.
Итак, что же мы можем узнать о том, как выглядел этот загадочный LUCA и какие у него были особенности?
При помощи анализа предполагаемых потомков LUCA было показано, что он был маленьким одноклеточным организмом, вероятно, имевшим кольцевую ДНК, свободно плавающую в клетке, как у современных бактерий. Однако Карл Вёзе, который предложил трёхдоменную систему живого мира на основе последовательностей рРНК бактерий, архей и эукариот, утверждает, что LUCA был организован проще, чем предки трёх современных доменов жизни.
В то время как строение LUCA можно описать лишь в самых общих чертах, молекулярные механизмы его функционирования можно реконструировать более детально на основании свойств современных организмов.
Клетка содержала цитоплазму, в основном состоящую из воды, которая была окружена мембраной, представленной липидным бислоем. Внутри клетки концентрация ионов натрия была ниже, а калия — выше, чем снаружи.
Клетка предположительно жила в глубоководных гидротермальных источниках, образуемых при взаимодействии морской воды с магмой под океанским дном.
Так стоп. Но ведь бактерии, археи и эукариоты - это ещё не все формы жизни на планете. Как же вирусы и похожие на них неклеточные агенты - вироиды?
Относительно вирусов существуют разные гипотезы о том, как они появились. Например, есть гипотеза о коэволюции - то есть о том, что вирусы появились позже, чем клеточная жизнь, но зависят от более сложных организмов уже миллиарды лет, изначально появившись как паразиты.
Есть ещё такая интересная гипотеза. Некоторые вирусы могли появиться из фрагментов ДНК или РНК, которые «высвободились» из генома более крупного организма. Такие фрагменты могут происходить от плазмид (молекул ДНК, способных передаваться от клетки к клетке) или от транспозонов (молекул ДНК, реплицирующихся и перемещающихся с места на место внутри генома). Транспозоны, которые раньше называли «прыгающими генами», являются примерами мобильных генетических элементов, возможно, от них могли произойти некоторые вирусы. Транспозоны были открыты Барбарой Мак-Клинток в 1950 году в кукурузе. Эту гипотезу также называют гипотезой кочевания или гипотезой побега.
Гипотеза мира РНК и компьютерный анализ последовательностей вирусной ДНК и ДНК хозяина дают лучшее понимание эволюционных взаимоотношений между различными группами вирусов и могут помочь определить предков современных вирусов. До настоящего времени такие исследования пока не прояснили, какая из гипотез верна. Однако представляется маловероятным, чтобы все современные вирусы имели общего предка, и, возможно, в прошлом вирусы независимо возникали несколько раз по одному или нескольким механизмам, так как между различными группами вирусов имеются значительные различия в организации генетического материала.
Надо сказать, мы никогда не сможем найти того самого LUCA, существование которого предполагается исследователями. Такие микроорганизмы, как он, не окаменевают, за исключением редких случаев, в палеонтологической летописи они неуловимы. И даже если мы на машине времени отправимся в архейскую эпоху и будем изучать геотермальные источники - то мы вряд ли опознаем того самого последнего универсального общего предка.
Ну и надо отметить, что LUCA - далеко не первая форма жизни на Земле. Чтобы пройти путь от простых молекул РНК, облепленных белками до самой простой клетки - на это нужны миллионы лет эволюции. Но LUCA является самым последним звеном в эволюционной цепочке, начиная с которого уже пошло разветвление на бактерий, архей и эукариот. Вернее, сначала на бактерий и архей - а затем уже ядерные организмы произошли от последних.
Вот такие вот вещи творились на заре жизни на нашей планете. Или не совсем на заре.
Читайте также
#наука #микробиология #эволюция #биология #бактерии #вирусы #исследования #интересные факты
